对我国严寒地区混凝土盐冻破坏的研究

符东升

黑龙江省新开建筑工程有限公司

对我国严寒地区混凝土盐冻破坏的研究

符东升

黑龙江省新开建筑工程有限公司

改革开放以来，我国建筑行业经历了发展的黄金时期，新材料、新技术被不断引用到生产实际中，在施工质量以及施工效率上都有了极大的提升，但相对于国外发达国家而言，我国在混凝土施工技术上的研究时间相关较短，在实际施工中还存在着这样那样的问题，特别是在混凝土冻融方面上仍有许多问题没有解决，这主要是由于我国幅员辽阔，多数地区地处严寒地带，混凝土路面经常要受到严寒环境侵蚀。本文作者结合自身多年的实践经验，详细介绍了盐冻破坏现场与实验室研究的研究成果，分析了混凝土冻融破坏的表现形式，并对控制因素、机理、防治措施和解决方面进行了仔细介绍，希望为我国混凝土建筑行业的发展提供一定的导向作用。

混凝土路面施工；严寒地区；冻融破坏；盐冻剥蚀破坏；冻融循环

前言：

我国幅员辽阔，有相当地区处于严寒地带，同时也伴随着多数的降水降雪的情况发生。通常情况下，在对我国严寒地区结冰路面进行处理时经常要用到混凝土除冰盐，其作用是加快结冰路面的融化速度，这主要是因为盐能降低水的结冰温度[1]，从而达到自动融化冰雪的目的。但混凝土除冰盐在加快结冰路面融化速度的同时也造成了路面的侵蚀破坏，随着破坏事例不断增多，以及由此造成的经济损失和对这些混凝土结构的维修费用迅猛增加，如何通过对混凝土路面进行盐剥蚀破坏机理、影响因素和防治办法的研究，增强其抗冻融性能就成为了现阶段的研究重点。这也是提高新建混凝土公路耐久性以及减少冰盐破坏主要途径。

1.混凝土除冰盐剥蚀破坏特征的分析

首先，混凝土经过除冰盐腐蚀后，其破坏程度发展十分迅速，如果普通混凝土在被除冰盐腐蚀后没有采取相应措施进行处理，在经过1-2年就会出现剥蚀破坏现象，且此破坏程度远快于其它种类的破坏。

其次，混凝土腐蚀破坏是从表层逐步向内部发展，表面砂浆层逐渐脱落，暴露出内部骨料，最终导致混凝土表面凹凸不平，但在这一阶段混凝土层依然具有相当的强度，此时若采用常规钻芯取样进行强度测定并不能查出该破坏产生的原因[2]。

在对混凝土所受到破坏的界面进行分析研究，能够明显的看到分层剥蚀的痕迹。对混凝土侵蚀表面进行分析时，可以看到白色的NaCI结晶体，这是由于混凝土内部的冰盐不断富集，在没有结冰的情况下也会盐结晶挤压破坏。在停止使用除冰盐后，混凝土仍将受到盐冻剥蚀破坏，最终导致了受盐污染的混凝土层的损毁。

2.除冰盐破坏机理的研究

在除冰盐存在的条件下，混凝土对冻融循环的抵抗作用成为混凝土的抗除冰盐剥蚀性能,而除冰盐的侵蚀作用已经成为了在冬季环境下混凝土路桥过早破坏和丧失耐久性的主要因素。

在冬季环境下，由于混凝土中存在可冻冰，会产生约9%的体积膨胀，混凝土的饱水度达到临界值时，就会收到拉应力作用，且拉应力会随着冻融循环次数的增加不断增大，最终导致了混凝土的破坏。

当在混凝土路面上使用除冰盐后，混凝土中的平衡饱水度也随之增大，且含盐量增高，系统达到平衡饱水度所需的时间在缩短，这些特性都会导致混凝土抗冻融能力的下降，而更高的结冰压会导致混凝土受到更大的破坏。此外，除冰盐还会造成体系同更高渗透压的产生，由除冰盐所产生的过冷冰会产生更大的破坏力，在冰融化时会吸收一定的热，使混凝土的温度迅速下降，导致更为严重的冻害。

根据以上分析，在混凝土路面上使用除冰盐后，其所带来了不利影响已经远远超过了它带来的额有利影响，使得混凝土所受的冻害显著加剧，这也进一步说明了采用科学的防治措施来减少病害的重要性。

3.高混凝土抗盐侵蚀的技术措施

3.1.入引气剂

目前，向混凝土中加入引气剂已成为提高混凝土抗冻融性能的主要措施，其不仅能够显著提高混凝土的塑性和耐久性，显著改善混凝土发生离析和泌水现象，虽然引气剂的加入会在一定程度上降低混凝土的抗压强度，但对抗折强度所造成的影响微乎其微。在混凝土中加入适量的引气剂后，会引入大量的微小气泡，此类微小气泡并不会被水完全充满，这就在很大程度上降低了混凝土的抱水性，不仅如此，没有被自由水所占据的空间会吸收一定数量的过冷冰，降低体系的结冰压，由此明显改善了混凝土的抗盐侵蚀能力。一般情况下，混凝土中的含气量在5%-7%，会明显提高抗盐侵蚀能力。

3.2.整体系的水灰比

虽然引气剂的掺入能够对混凝土的抗盐侵蚀能力有着很好的促进作用，但其对混凝土的水灰比基本上没有任何影响，而混凝土的抗盐侵蚀能力随着水灰比的增加不断降低。通常情况下，为使混凝土获得更好的抗冻融能力，应将水灰比控制在0.45以内，有些工程则将水灰比降到0.40以下。

3.3.入矿物掺合料及骨料

矿物掺合料对混凝土的抗冻融能力有着一定的影响，有些掺合料对混凝土抗冻融能力有着阻碍作用，而有些掺合料则有着明显的促进作用，如石灰石、粉煤灰或矿渣会导致混凝土的抗盐冻性能降低,，但硅灰的加入则会改善该性能，同时，为了使路桥工程获得更好的额耐久性，在施工过程中应尽量使用普通硅酸盐水泥，而不是掺有大量石灰石的水泥。有实验表明，当某一骨料在24h内的吸水率大于2%,则其不适合使用在严寒地带的混凝土水泥中[3]。

3.4.汽养护预制混凝土

在路桥施工时,为了加快施工速度,常使用预制混凝土构件,如桥板和路面边块等。在生产预制构件时,为了加快生产效率和模具周转速度,常采用蒸汽养护工艺。而蒸汽养护预制混凝土的抗盐冻性能明显降低，这也就说明了在对严寒地带路面施工时，尽量不要采用蒸汽养护预制混凝土构件。如必须对混凝土进行养护操作，应尽量使用低的蒸汽养护温度和长的静置时间。

由于混凝土只有在饱水环境下才会发生冻融破坏，因此，为了增强混凝土的抗冻融能力，应尽量将混凝土内部的饱水率控制在一个较低的范围内，在进行路面设计时，应加强对路面排水设施的建设，合理地安排排水沟或埋排水管，合理加大保护层厚度，以上措施对增强混凝土构件的耐久性有着很好的促进作用。

[1]杨全兵.吴学礼.黄士元.去冰盐引起的混凝土盐冻剥蚀破坏.混凝土.1995年,第6期.

[2]杨思忠.辛建刚.卫红.北京某些立交桥混凝土耐久性破坏调查分析.北京市市政工程研究院研究报告,1996年.

[3]傅智.道路混凝土掺引气剂的研究.公路,1998年,第2期.